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EP1132351A1

Substrate with photocatalytic coating

Abstract

L'invention a pour objet un substrat (1) à base verrière, céramique ou vitrocéramique, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photocatalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé, l'oxyde de titane étant cristallisé sous forme de cristallites de tailles moyennes comprises entre 0,5 et 60 nm.

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28 claims: 18 independent, 10 dependent

  1. 1
    Substrat (1) à base verrière, céramique ou vitrocéramique, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photocatalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé, caractérisé en ce que l'oxyde de titane est cristallisé sous forme de cristallites de taille moyenne comprise entre 0,5 et 60 nm.
  2. 2
    Substrat (1) à base verrière, céramique ou vitrocéramique, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photocatalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé, caractérisé en ce que le revêtement comporte également un matériau minéral, notamment sous forme d'un oxyde ou mélange d'oxydes amorphe ou partiellement cristallisé.
  3. 3
    Substrat (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'oxyde ou le mélange d'oxydes est choisi parmi au moins l'un des oxydes suivants :oxyde de silicium, oxyde de titane, oxyde d'étain, oxyde de zirconium, oxyde d'aluminium.
  4. 4
    Substrat (1) à base verrière, céramique ou vitrocéramique, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photocatalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé, caractérisé en ce que la surface du revêtement (3) est hydrophile, avec notamment un angle de contact à l'eau inférieur à 5° après exposition à un rayonnement lumineux.
  5. 5
    Substrat (1) à base verrière, céramique ou vitrocéramique, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photocatalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé, caractérisé en ce que ledit revêtement (3) constitue la dernière couche d'un empilement de couches antireflets.
  6. 6
    Substrat (1) à base verrière, céramique ou vitrocéramique, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photocatalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé, caractérisé en ce que ledit revêtement (3) présente une rugosité RMS comprise entre 2 et 20 nm, notamment entre 5 et 20 nm.
  7. 7
    Substrat (1) à base verrière, céramique ou vitrocéramique muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photocatalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé, caractérisé en ce qu'est disposée sous le revêtement (3) à propriété photocatalytique au moins une couche mince à base de matériau conducteur du type métal ou oxyde métallique dopé tel que ITO, SnO 2 :F, ZnO :In, ZnO :F, ZnO :Al, ZnO :Sn ou oxyde métallique sous-stoechiométrique en oxygène comme SnO 2-x ou ZnO 2-x avec x 2.
  8. 8
    Substrat (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oxyde de titane cristallisé est sous forme anatase, sous forme rutile ou sous forme d'un mélange d'anatase et de rutile.
  9. 9
    Substrat (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oxyde de titane est cristallisé avec un taux de cristallisation d'au moins 25%, notamment compris entre 30 et 80%.
  10. 10
    Substrat (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oxyde de titane cristallisé est sous forme de cristallites de taille moyenne comprise 1 et 50 nm, notamment 10 à 40 nm.
  11. 11
    Substrat (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement comprend des additifs aptes à amplifier le phénomène photocatalytique dû à l'oxyde de titane, notamment en augmentant la bande d'absorption du revêtement et/ou en augmentant le nombre de porteurs de charges par dopage du réseau cristallin de l'oxyde ou par dopage de surface du revêtement et/ou en augmentant rendement et cinétique des réactions photocatalytiques en recouvrant au moins une partie du revêtement par un catalyseur.
  12. 12
    Substrat (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le réseau cristallin de l'oxyde de titane est dopé, notamment par au moins un des éléments métalliques du groupe comprenant le niobium, le tantale, le fer, le bismuth, le cobalt, le nickel, le cuivre, le ruthénium, le cérium, le molybdène.
  13. 13
    Substrat (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'oxyde de titane ou le revêtement (3) dans son ensemble est revêtu d'un catalyseur, notamment sous la forme de couche mince de métal noble du type platine, rhodium, argent, palladium.
  14. 14
    Substrat (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le revêtement incorpore des éléments métalliques, notamment sous forme de particules, visant à augmenter sa bande d'absorption, éléments choisis parmi l'étain, le cadmium, le tungstène, le cérium ou le zirconium.
  15. 15
    Substrat (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dopage de surface de l'oxyde de titane ou du revêtement qui le comporte est réalisé en recouvrant au moins une partie dudit revêtement d'une couche d'oxyde ou de sels métalliques, le métal étant choisi parmi le fer, le cuivre, le ruthénium, le cérium, le molybdène, le bismuth, le vanadium.
  16. 16
    Substrat (1) selon l'une des revendications 1, 2, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la surface du revêtement (3) est oléophile.
  17. 17
    Substrat (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement (3) est compris entre 5 nm et 1 micron, notamment entre 5 et 100 nm, de préférence 10 à 80, notamment 20 à 50 nanomètres.
  18. 18
    Substrat (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' est disposée sous le revêtement (3) à propriété photocatalytique au moins une couche mince (2) à fonction anti-statique, éventuellement à polarisation contrôlée, thermique, optique, ou faisant barrière à la migration des alcalins provenant du substrat (1).
  19. 19
    Substrat (1) selon la revendication 18, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction optique est à base d'un oxyde ou d'un mélange d'oxydes dont l'indice de réfraction est intermédiaire entre celui du revêtement et celui du substrat, notamment choisi(s) parmi les oxydes suivants :Al 2 O 3 , SnO 2 , In 2 O 3 , oxycarbure ou oxynitrure de silicium.
  20. 20
    Substrat (1) selon la revendication 19, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction de barrière aux alcalins est à base d'oxyde, de nitrure, d'oxynitrure ou d'oxycarbure de silicium, d'Al 2 O 3 :F ou de nitrure d'aluminium.
  21. 21
    Vitrage « anti-salissures et/ou anti-buée », monolithique, multiple du type double-vitrage ou feuilleté incorporant le substrat (1) selon l'une des revendications précédentes.
  22. 22
    Application du substrat (1) selon l'une des revendications 1 à 20 à la fabrication de vitrages « auto-nettoyants », anti-buée et/ou anti-salissures, du type salissures organiques et/ou minérales, notamment des vitrages pour le bâtiment du type double-vitrage, des vitrages pour véhicules du type pare-brise, lunette arrière ou latéraux d'automobile, trains, avions, ou vitrages utilitaires comme des verres d'aquarium, de vitrines, de serre, d'ameublement intérieur, de mobilier urbain, ou des miroirs, écrans de télévision, vitrages à absorption variable commandée électriquement.
  23. 23
    Procédé d'obtention du substrat (1) selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) à propriété photocatalytique par pyrolyse en phase liquide, notamment à partir d'une solution comprenant au moins un précurseur organo-métallique de titane du type chélate de titane et/ou alcoolate de titane.
  24. 24
    Procédé d'obtention du substrat (1) selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) à propriété photocatalytique par une technique de sol-gel, avec un mode de dépôt du type trempé ou dip-coating, cell-coating, spray-coating, ou enduction laminaire, à partir d'une solution comprenant au moins un précurseur organo-métallique de titane du type alcoolate de titane.
  25. 25
    Procédé d'obtention du substrat (1) selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) à propriété photocatalytique par pyrolyse en phase vapeur, CVD, à partir d'au moins un précurseur de titane du type halogénure ou organo-métallique.
  26. 26
    Procédé d'obtention du substrat (1) selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) à propriété photocatalytique par une technique sous vide telle qu'une pulvérisation cathodique réactive ou non.
  27. 27
    Procédé selon l'une des revendications 23 à 26, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) à propriété photocatalytique en au moins deux étapes successives.
  28. 28
    Procédé selon l'une des revendications 23 à 27, caractérisé en ce qu'on fait subir au revêtement (3) à propriété photocatalytique après dépôt au moins un traitement thermique du type recuit.
Independent claims28